SU877318A2 - Устройство дл дистанционного измерени линейных перемещений - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

1

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано , в частности, дл  дистанционного нз .мерени  линейных перемещений в установках , изолированных от внешней среды.

По основному авт. св. № 135788 известно устройство дл  дистанционного измерени  линейных перемещений, содержащее трубу из немагнитного материала внутри которой установлен магнит, св зываемый с контролируемым объектом в процессе измерени  перемещений, снаружи трубы размещено несколько тороидальных сердечников , охватывающих трубу и несущих .на себе по две обмоткн. Тороидальные сердечники расположёны вдоль трубы на равных рассто ни х один от другого. Пары обмоток, каждых двух тороидальных сердечников соединены в мостовые схемы, подключенные к однофазной сети питани  переменного тока. Выходные диагонали мостовых схем подключены к сельсину-приемннку. При отсутствии посто нного подмагннчивающего пол  магнита индуктивности всех плеч мосTOBbix схем одинаковы. При приближении к тороидальным сердечникам перемещающегос  внутри трубы посто нного магннта -происходит разбаланс мостовых схем за счет нз2 .

менени  индуктивных сопротивлений обмоток , включенных в них.

Параллельное соединение р да мостовых схем при размещении тороидальных сердечников на равных рассто ни х вдоль трубы позвол ет получить многопериодные синусоидальные изменени  выходных напр жений на всем контролируемом интервале перемещений. Наличие двух или трёх подобных групп тороидальных сердечников, соответственно смещенных одна относительно другой, дает двухфазную или трехфазную системы синусоидальных многопериодных

10 изменений напр жений, которьв подаютс  на сельсин-приемник, благодар  чему линейное перемещение посто нного магнита, св занного с контролируемым объектом, преобразуетс  в многооборотное вращение ро .- topa сельсина, выполн ющего, по существу, функции точного указател  перемещеннй 1). Недостатком известногр устройства  в-. л етс  возможность возникновени  неопределенности в нзмеренн х фактического положени  контролируемого объекта при пропадании напр жени  в сети питани , так

90 как устройство  вл етс  многопериодным. В случае перемещени  контролируемого объекта в обесточенном состо нии устройства.

после восстановлени  напр жени  его пнтани  становитс  не сным, в каком из пеpHOAOBf контролируемого интервала перемещений производитс  измерение перемешейий объекта.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  линейных перемещений контролируемого объекта в случае пропадани  напр жени  в сети питани .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  дистанцнонного измерени  линейных перемещений снабжено вспомогательными последовательно соединенными обмотками, размещенными на (шп-1-1) тороидальных сердечниках, где m - число фаз на выходе устройства, п 0,1,2,3... - целые числа натурального р да, герконами, размещенными в зоне действи  этих обмоток на поверхности трубьь и последовательно соединенными аналоговым указателем перемещений, делителем напр жени  и выпр мительным мостом, к входной диагонали которого подключены последовательно соединенные всмомогательные обмотки, одни контакты repkoHOB соединены между собой и подключеиы к одному из выводов цепи последовательно соединенных вспомогательных обмоток, а другие контакты герконов подключены через резисторы к точкам соединени  вспомогательных обмоток дайной цепи. .

На фиг. I изображено предлагаемое устройство . Двухфазный вариант; на фиг. 2 - устройство, общий вид; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - зависимости фазных напр жений на основиом выходе устройства и на выходе выпр мительного моста .в функции перемещени  посто нного магнита.

Устройство содержит трубу 1 из немагнитно стали, внутри которой находитс  посто нный магнит 2, жестко св зываемый в процессе измерений с объектом, перемещение которого контролируетс .

На трубе I на равныхрассто ни х один от другого расположено К тороидальных сердечников с двум  обмотками на каждом из них. Дл  измерени  перемещени  объекта на длине 1(без учета краевого эффекта) общее число К сердечннкоув должно быть равно К 2тр, где р - Целое число периодов фазных напр жений на основном выходе устройства, укладывающихс  на длине L, а m - число фазных напр жений на оснрвHQM выходе устройства. На тороидальных сердечннках (К В), охватывающих трубу , размещено по две обмотки 11 -12, 13- 14 15-16, 17-18, 19-20, 21-22, 23-24 и 25-26. Кроме того, на нечетных тороидальных сердечниках 3, 5, 7 и 9 т.е. на сердечниках , где п - целые числа натурального р да, размещены вспомогательные обмотки 27, 28, 29 и 30, соединенные между собой в последовательную цепь.

Обмотки II -12, 15-16 и т.д. Нечетных (тпЧ-1) тороидальных сердечников 3 и 5, 7 и 9) и соответствующие обмотки четных (mn-f2) сердечников (4 и 6, 8. и 10) соединены в мостовые схемы, запнтываемые от Vc переменного тока. Выходные диаго-нали мостовых схем, содержащих обмотки, размещенные на нечетных (тп+1) сердечниках , соединены параллельно и образуют первую фазу устройства. Выходные диагонали мостовых схем, содержащих обмотки , размещенные на четных (mn-f 2) сердечниках , также соединены параллельно и образуют вторую фазу устройства. В трехфазном варианте устройства первую фазу образуют обмотки, размещенные на шп + 1) сердечниках, вторую фазу - обмотки на (1лп-ь2) сердечниках, третью фазу - обмотки на (тп + 3) сердечниках. К фазам устройства подключены вторичные обмотки 31 и 32 сельсина-приемника 33, выполн ющего функции основного (точного) указател  перемещений устройства.

Выводы каждой из вспомогательных обмоток 27-30 через резисторы 34-37 подключены к контактам герконов 38--4I, расположенных на трубе 1 в зонах (mn + 1) сердечников как при двухфазном, так и при трехфазном варианте выполнени  ycтpoйctва . Дл  обеспечени  нормального режима работы герконов они располагаютс  на трубе 1 вблизи вспомогательных обмоток 27-30 (mn-f I) сердечников. Плоскости контактов герконов должны быть расположены в плоскости , касательной к трубе.

Другие контакты герконов 38-41 соединены между собой и с выпр мительным мостом 42, к которому подключен также один из выводов вспомогательной обмотки 27. Выход выпр мительного моста 42 соединен с делителем 43 напр жени , к которому подключен вспомогательный аналоговый указатель 44 перемещений выполн ющий функции грубого указател . Обмотка 45 возбуждени  сельсина-приемника 33 так же, как и основные обмотки сердечников, запитываетс  от сети УС, переменного тока.

Устройство работает следующим образом .

При отсутствии посто нного подмагни:чивающего пол  магнита 2 индуктивные сопротивлени  обмоток 11 - 12, 13-14, 15-16, 17-18, 19-20, 21-22, 23-24, 25-26 в

1Глечах мостовых схем одинаковы. Перемещение внутри трубы I, а следовательно, и внутри восьми тороидальных сердечников 3-9 и 16 посто нного магнита 2 вызывает (за счет изменени  индуктивных сопротивлений обмоток тороидальных сердечников)

разбалансирование мостовых схем и по вление на их выходных диагонал х двухфазного , и Уфа или (трехфазного) выходного напр жени , которое в функции линейного перемещени  на длине посто нного магнита 2 измен етс  по амплитуде и фазе

по закону, близкому к синусоидальному. Вы .бором оптимальной длины посто нного магнита 2 достигаетс максимальное приближение к синусоидальному закону изменени  фазных выходных напр жений в функции линейного перемещени  магнита. Полученные с мостовых схем фазные выходные напр жени  поступают на обмотки 31 и 32 синхронизации ротора сельсина-приемника 33,  вл ющегос  основным (точным) указателем перемещений, с помощью которого

линейное перемещение магнита 2 преобразуетс  в поворот ротора сельсина приемника 33. При этом один оборот ротора сельсинаприемника 33 соответствует перемещению посто нного магнита 2, например, из положени  1-111 в положение V - VII или из положени  II-IV в положение VI-VIIl и т.п. Число оборотов ротора сельсина-приемника 33-указател  перемещений устройства соответствует (без учёта краевого эффекта крайних тороидальных сердеТников) числу периодов Р фазных напр жений, которое укладываетс  на контролируемой длине L перемещени  объекта.

Дл  исключени  погрещности измерени  перемещени  контролируемого объекта при кратковременном пропадании напр жени  vfe питани  с помощью вспомогательных обмоток 27-30, размещенных на (тп+1) сердечниках , герконов 38-41, расположенных на трубе 1. устройства вблизи вспомогательных обмоток, и выпр мительного моста 42 формируетс  напр жение , с помощью которого определ етс , в каком из р-ых периодов контролируемой длины L перемещений находитс  объект, так как Vecn2T+ VBCP-ZB + Vecn.igVVjti.o вспомогательные обмотки 27-30, индуктивно св занные с основными обмотками 11, 15, 19 и 23, размещенными на нечетных (mn+l) сердечниках , трансформируетс  вторичное напр жение . При вхождении посто нного магнита 2 в зону расположени  очередного нечетного сердечника герконы 38--41, наход щиес  вблизи этих сердечников, под действием магнитного потока посто нного магнита 2 поочередно замыкаютс , вследствие чего на выходной диагонали выпр мительного моста формируетс  ступенчатой формы напр жение VM , которое через делитель 43 напр жени  подаетс  на аналогойый указатель 44 перемещений,  вл ющийс  вспомогательным (грубым) указателем перемещений . Например, при прохождении посто нного магнита 2 через положение I-111 замыкаютс  контакты герконов 38, 39. При этом напр жение на входе выпр мительного моста равно 0. При перемещении посто нного магнита 2 из положени  I-111 в положение II-IV, что соответствует выходу посто нного магнита 2 из зоны сердечника 3, контакты геркона 39 по-прежнему будут замкнутыми, а контакты геркйна 38 разомкнутс . В этом случае напр жение V« на. выходе выпр мительного моста 42 скачкообразно изменитс  до величины, равной напр жению , благодар  по влению напр жени  на обмотке 27 и т.п.

Резисторы 34-37 введены в цепь кон тактов герконов дл  исключени  короткого замыкани  обмоток 27-30. При линейном перемещении посто нного магнита 2 в противоположном направлении (например, из

положени  IV-VI в положение 1П-V и т.п.), вследствие эффекта гистерезиса, точки срабатывани  и отпускани  контактов герконов будут несколько отличатьс  друг от друга, как это условно показано на графике Viti mf(L) пунктирными лини ми.

Таким образом, с помощью вспомогательного аналогового указател  44 перемещени  обеспечиваетс  ступенчата  (груба ) индикаци  фактического местоположени  объекта в случае кратковремениого пропадани  и последующего восстановлени  напр жени  Vc в сети 1итанн  устройства, что повышает точность измерени .

При подключении к фазам устройства RC-цепочкй вместо индикаторного сельсииаприемника 33 устройство может быть использовано в качестве преобразовател  перемещение-фаза , перемещение-амплитуда,. . что позвол ет осуществить его св зь с ЭВМ.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  дистанционного измере-. ни  линейных перемещений по авт. св. № 135788, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , устройство снабжено вспомогательными последовательно соединенными обмотками, размещенными на (тп-ь1) тороидальных сердечниках , где ш - число фаз на выходе устройтва , п 0,1,2,3... - целые числа натурального р да, герконами, размещенными в зоне действи  этих обмоток на поверхности

   рубы, и последовательно соединенными аналоговым указателем перемец1ений,делителвм напр жени  и выпр мительным мостом, к входной диагонали которого подключены последовательно соединенные вспомогательные обмотки, одни контакты герконов соединены между собой и подклкзчены к одному из выводов цепи последовательно соединенных вспомогательных обмоток, а другие контакты герконов подключены через резисторы к точкам соединени  вспомогательных обмоток данной цепи.

   Источники информации,

   прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 135788, кл. G 08 С 19/06, 1959 (прототип ).

   - vfTe ff11 17 A 13 ff2S (- I //

   -Л

   T

   A-/(

   w

   U

   tcnlA

   Il Л

   VBcn

   L

   (Put.f